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1、第第4章章 工件的安装、定位工件的安装、定位与夹紧与夹紧教学重点、难点教学重点、难点v教学重点教学重点 了解工件的安装、定位、基准定位误差等概念，掌握工件定位的“六点定位原理”，能够正确选择基准进行工件定位方案的设计。v教学难点教学难点 正确选择基准进行工件定位方案的设计。4.1 工件的安装工件的安装 工件安装是否正确、可靠、迅速和方便，会影响加工质量和生产效率。常用的安装方法有直接安装、找正安装、专用夹具安装等。1.直接安装直接安装 直接安装工件无须另行找正即可夹紧，称为直接安装。例如，利用三爪卡盘或电磁吸盘安装工件。2.找正安装找正安装 有时直接安装需要以工件上某个表面或划线作为找正工件的
2、基准，用划针或百分表找正后再夹紧，称为找正安装。例如，在机床工作台上安装工件或用四爪卡盘安装工件。3.专用夹具安装专用夹具安装 工件直接安装在专门为其设计和制造的夹具中，无须进行找正，就可快速可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，称为专用夹具安装。4.2 工件的定位工件的定位4.2.1 工件定位的概念工件定位的概念 机械加工时，为保证加工精度，工件在机床的装夹面上或夹具中，必须相对刀具及其切削成形运动，占据一个正确位置，这一过程就称为定位。1.工件定位的基本原理工件定位的基本原理 要准确确定工件的位置，就需要按一定的要求布置6个支承点(即定位元件)来限制工件的6个自由度。其中每个支承点限制
3、一个相应的自由度。这就是工件定位的“六点定位原理”。如图4-4所示的长方形工件，底面A放置在不在同一直线上的3个支承上，限制了工件的 、3个自由度；工件侧面B紧靠在沿长度方向布置的两个支承点上，限制了 、两个自由度；端面C紧靠在一个支承点上，限制了 一个自由度。由于工件形状不同，定位表面不同，因此，定位点的布置情况会各不相同。图4-4 长方形工件的六点定位 2.几种定位情况几种定位情况 1）完全定位 工件6个自由度分别被完全限制的定位，称为完全定位。2）不完全定位 根据具体的加工方法，在满足加工要求的前提下，把限制工件少于6个自由度的定位，称为不完全定位。3）过定位 几个定位支承点，同时限制同
4、一个自由度的定位，称为过定位。4）欠定位 定位支承点的数目少于应限制的自由度数目，工件不能正确定位，不能满足加工要求的定位方式，称为欠定位。图4-9 在一工件上铣通槽3.限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系 影响加工要求的自由度必须限制，不影响加工要求的自由度可限制也可不限制。如图4-9所示为在一工件上铣通槽。为保证尺寸 及与底面的平行度两项要求，必须限制Z方向平动以及X、Y方向转动3个自由度，为保证尺寸300.1 mm及槽侧面与B面的平行度，必须限制X方向平动以及Z方向转动两个自由度，至于Y方向平动则可限制也可不限制。4.正确处理过定位正确处理过定位 1）改变定位元件
5、的结构，避免过定位 2）去掉多余的定位支承，消除过定位 3）提高定位基面的位置精度，消除过定位图4-12 提高位置精度消除过定位1心轴；2支承元件；3齿轮；4压板 如图4-12所示，只要提高齿轮内孔与端面的垂直度，即可避免在夹紧时拉弯心轴，消除了过定位的影响。4.2.2 定位基准的选择定位基准的选择1.基准的分类基准的分类 零件图、实际零件或工艺文件上用来确定某个点、线、面的位置所依据的点、线、面称为基准。根据基准功用不同，分为设计基准和工艺基准。1）设计基准 设计图样上所采用的基准，称为设计基准。2）工艺基准 在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。它包括装配基准、测量基准、工序基准和定位基
6、准。(1)装配基准。装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。(2)测量基准。测量时所采用的基准，称为测量基准。(3)工序基准。在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。(4)定位基准。在加工中确定工件的位置所采用的基准，称为定位基准。2.基准的基准的选择原则选择原则 定位基准有粗基准和精基准两种。用未经过机加工过的毛坯表面作为定位基准的称为粗基准；用已机加工过的表面作为定位基准的称为精基准。1）粗基准的选择 (1)为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。(2)为保证重要加工面的余量均匀，应选择重要加
7、工面为粗基准。(3)为保证各加工表面部有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。(4)粗基准比较粗糙且精度低，一般在同一尺寸方向上不应重复使用，否则，因重复使用产生的定位误差，会引起相应加工表面间出现较大的位置误差。(5)粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，使工件定位可靠，夹紧方便。2）精基准的选择 (1)基准重合原则。选择加工表面的设计基准作为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。(2)基准统一原则。当工件以某一组精基准可以比较方便地加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是基准统
8、一原则；采用基准统一原则可以避免基准变换所产生的误差，提高各加工表面之间的位置精度，同时简化夹具的设计和制造工作量 (3)自为基准原则。某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。(4)互为基准原则。为使各加工表面之间有较高的位置精度，又为了使其加工余量一小而均匀，可采用两个表面互为基准反复加工，称为互为基准原则。除了上述四条原则外，选择精基准时，还应考虑所选精基准能使工件定位准确、稳定，装夹方便，进而使夹具结构简单、操作方便。3）辅助基准的选择 如工件缺少作为工艺基准的适用表面，或已有表面精度过低，不宜作为工艺基准，这时需在工件上设置或加工出作为工艺
9、基准的表面，或将已有的表面提高加工精度后作为工艺基准，这种表面称为辅助基准。辅助基准也是工件的工艺基准。4.2.3 定位误差定位误差 工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触(配合)来确定的，由于定位基面、定位元件的工作表面本身存在一定的制造误差，导致一批工件在夹具中的实际位置不可能完全一样，使加工后各工件的加工尺寸存在误差。这种因工件在夹具上定位不准而造成的加工误差，称为定位误差，它包括基准不重合误差和基准位移误差两种类型。1.基准不重合误差基准不重合误差 基准不重合误差 定位基准和工序基准不重合而造成的加工误差，称为基准不重合差，用n表示。2.基准位移误差基准位移误差 定位基准
10、相对于其理想位置的最大变动量，称为基准位移误差，用y表示。1.对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 （1）夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。（2）夹紧力的大小适当。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。（3）操作方便、省力、安全。（4）夹紧装置的自动化程度及复杂程度应与工件的产量和批量相适应。2.夹紧力方向和作用点的选择夹紧力方向和作用点的选择 （1）夹紧力应朝向主要定位基准。（2）如需向多个夹紧点，施加夹紧力时，应采用一定的装置，使一力多用，且主要的夹紧力应朝向主要的定位基面。（3）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。（4）夹紧力的作用点
11、应选在工件刚性较好的方向和部位。这一原则对刚性差的工件特别重要。（5）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。4.3 工件的夹紧工件的夹紧3.铣床夹具铣床夹具 斜楔夹紧在铣床专用夹具设计中是其中最基本的形式，利用机械摩擦的原理来夹紧工件。螺旋、偏心等机构都是由斜楔夹紧机构演变来的。1）斜楔夹紧机构 采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构，称为斜楔夹紧机构。2）螺旋夹紧机构 采用螺旋元件直接夹紧或采用螺旋元件与其他元件组合实现夹紧的机构，称为螺旋夹紧机构。3）偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。4.车床夹具车床夹具 根据车床夹具在车床上安装的位置的不同可分为两种基本类型
12、：一类是安装在车床主轴上的夹具，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具外，根据加工需要还设计出各种心轴和其他专用夹具；另一类是安装在滑板或床身上的夹具，对于一些形状不规则和尺寸较大的工件，常把夹具安装在车床滑板上。常用的车床夹具有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等。1）三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘是一种常用的自动定心夹具，它适用于装夹轴类、盘套类零件。2）四爪单动卡盘 四抓单动卡盘适用于装夹外形不规则、非圆柱体、偏心、有孔距要求及位置与尺寸精度要求高的工件。3）花盘 花盘适用于外形不规则、偏心及需要端面定位夹紧的工件。5.其他的数控机床夹具其他的数控机床夹具 其他的数控机床夹具最常用的是组合夹具。组合夹具是由一套结构标准化，尺寸规格化的通用及组合元件构成。